JPS5918183B2 - 工作機械主軸の位置検出装置 - Google Patents

工作機械主軸の位置検出装置

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JPS5918183B2
JPS5918183B2 JP55156987A JP15698780A JPS5918183B2 JP S5918183 B2 JPS5918183 B2 JP S5918183B2 JP 55156987 A JP55156987 A JP 55156987A JP 15698780 A JP15698780 A JP 15698780A JP S5918183 B2 JPS5918183 B2 JP S5918183B2
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • G01M1/12Static balancing; Determining position of centre of gravity
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/155Arrangements for automatic insertion or removal of tools, e.g. combined with manual handling
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工作機械において、主軸軸受等の発熱により
主軸が熱変位した場合、主軸の変位量を検出して自動的
に基準点を補正するようにした主軸の位置検出装置に関
するものである。
最近、工作機械で加工する部品は、アルミニウムやプラ
スチック等の非鉄金属が増加している。
このため、工作機械は特に高速切削が要求され、マシニ
ングセンタをはじめ、NC旋盤やNCフライス盤におい
ては、従来主軸の最高回転数が2000〜3000r、
p、mであったのが、現在は5000〜7000r、p
、mと極端な高速回転となっている。
主軸の高速化につれて、主軸を保持する軸受(ベアリン
グ)も当然高速用の超精密級のものを使用しているが、
軸受部からの発熱はまぬがれない。
このため、第1図に示すように、ベッドB全体が軸受か
らの熱伝導によって発熱し、主軸Sを含むベット全体が
X方向、Y方向あるいはZ方向に熱変位して座標原点が
移動し、工作精度にばらつきを生じる。
この熱変位は、すべての工作機械に生ずるもので、これ
を補償するため一般に恒温室内に工作機械を据付けたシ
、クーラでベッドBを冷却したシしているが、これらの
方法も万全とはいえず、室温や主軸の回転数の変化に影
響され易く、かつ非常に高価となる欠点がある。
ト1記のような欠点を解決するため、発熱量を押えるこ
となく、主軸が変位した場合その変位量を検出−7て工
作機(戒のNC制御盤へフィードバックさせ、制御装置
で演算させて座標原点を較正する方法が考えられる。
即ち、テーブルTに2個の近接スイッチをとりつけると
共に主軸Sにテストバーを装着し、ベッドBを下降させ
ると共にテーブルTを移動して一方の近接スイッチをX
軸方向からテストバーに近ずけてスピンドル2のX軸方
向の変位を検出し、次にテーブルTをY軸方向に移動さ
せて他方の近接スイッチをY軸方向からテストバーに近
ずけて主軸SのY軸方向の変位を検出し、XY軸両方向
の計数値から座標原点を較正するものである。
しかしながら、この方法による場合、次のような問題が
ある。
(1)近接スイッチの反応位置は、近接スイッチとテス
トバー下面との間隙の変化によって大きく変るが、ベッ
ドBを上下させて両者の間隙を調整することはきわめて
困難である。
(2)テーブル面は加工物の切削を行なうため、環境が
きわめて悪く、近接スイッチを保護できない。
(3)テーブル面上に2個の近接スイッチを配設するこ
とは、加工物をとシつけるスペースを狭くするばかりで
なく、作業にあたって邪魔に方り好ましくない。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、1台の近接スイッチにより熱変位した主軸のX
軸方向及びY軸方向の位置を検出してそれぞれ0点とし
、これに基づいてNC制御盤の座標のy軸及びy軸の各
カウンタの計数値を零点較正し、この点を座標原点とす
るようにした工作機械主軸の位置検出装置を提供するも
のである。
以下図面によシ本発明を説明する。第2図は本発明の詳
細な説明するためのテーブルの平面図、第3図は本発明
実施例の縦断面図、第4図はその・平面図である。
図において、1は位置検出装置で、固定部材4により工
作機械のテールTにとりつけられている。
6は被加工物である。11は基台で、上部にすり割り1
3が設けられた小径部12を備えておシ(第5図C参照
)、また中心部には大径部と小径部とからなる貫通穴1
4が設けられている。
15は貫通穴14の中心に配設された近接スイッチで、
部材17により基台11に固定されている。
16は近接スイッチ15のリード線を外部にとシ出すコ
ネクタである。
18は有底円筒状の近接体で、その底部には第5図Cの
c −c断面図に示すように長穴19,19が設けられ
ており、この長穴19,19は基台11の小径部12に
嵌合されておシ、、基台11上をX方向及びY方向に摺
動しうるように構成されている。
20は近接体18の底部に設けた長方形の感知穴で、そ
の長手方向の中心は近接スイッチ15の感知部aの中心
よりlだけ偏位して設けである。
21は感知穴20の一方の側壁て設けた切除部である(
第5図C参照)。
22は円筒状の連結部材で、ねじによυ基台11に固定
されている、23は円筒状の連結体で、第5図すのB−
B断面図に示すようにロッド24が貫挿固定されており
、このロッド24は連結部材22に摺動可能に挿入され
ている。
25.25は連結体23にロッド24と平行して設けら
れためくら穴で、連結部材22に設けたねじ穴26,2
6との間にばね27.27が介装されておシ、連結体2
3を常時矢印方向に押圧し、連結部材23との間に間隙
gを形成している。
また連結体23の上方には、第5図aのA−A断面図に
示すように、ロッド24と直交してロッド28が固定さ
れており、このロッド28は近接体18上に配置された
摺動板30に摺動可能に挿入・されている。
29,29は連結体23にロッド28と平行して設けら
れためくら穴で、摺動板30に設けたねじ穴31,31
との間にはね32,32が介装されておシ、連結体23
を常時矢印方向に押圧し、摺動板30との間に間隙gを
形成している。
なお、近接体18と摺動板30とはねじによシ一体に結
合されている。
33は接触子で、ピン34によす摺動板30上に位置決
めされ、かつねじによシ固定されている。
この接触子33の上面は、直角に切除されて凹部35が
設けられ、X軸方向の接触面36とY軸方向の接触面3
7を形成している。
上記のように構成した位置検出装置の作用を説明すれば
次の通りである。
まず位置検出装置1を第2図に示すように固定部材4に
よシテーブルT上に固定する。
次に工作機械の主軸Sに温度係数の小さい棒からなる測
定子5を装着し、ベットBを下降させながらテーブルT
を移動させて、位置検出装置1の接触子33の凹部35
に測定子5を嵌合させる。
この状態でテーブルTをX方向(第4図)に移動させる
と、測定子5は接触子33のX軸方向の接触面36に当
って接触子33をX1方向に変位させる。
接触子33の変位は、第5図aに示すようにロッド28
のばね32に抗して摺動板30をX1方向に変位させ、
これに結合された近接体18をX1方向に変位させる。
このとき、第6図aに示すように近接体18の底部に設
けた感知穴20の壁面20xもX1方向に変位し、近接
スイッチ15の感知部aと所定の面積型なると近接スイ
ッチ15が作動して、その信号をy軸の計数値としてN
C制御壁へ送シ出し、同時にテーブルTを停止させる。
次にテープiTをX方向(第4図)に移動させると、測
定子5は接触子33のy軸方向接触面37に当って接触
子33をy1方向に変位させる3接触子33の変位は摺
動板30、近接体18をy1方向に変位させると共にロ
ッド28を介して連結体23をばね27,27に抗して
y1方向に変位させる。
近接体18がy1方向に変位すると、第6図すに示すよ
うに、近接スイッチ15の感知部aは、先ず感知穴18
の切除部21と対向して一旦作動を停止し、更にy1方
向に変位するとC図に示すように壁面20yが感知部a
と重なり、所定の重なり面積に達すると近接スイッチ1
5が作動し、その信号をy軸の計数値としてNC制御盤
へ送り出し、同時にテーブルを停止させる。
このようにして得られたy軸及びy軸のカウンタの計数
値によりNC制御盤の座標の零点較正を行ない、この点
を座標原点としてNC入力データに基づいて部品等を加
工すれば、零点の偏差がないので部品等を高精度に加工
できる。
零点の較正が終り、テーブルTを元の位置に戻すか又は
ベッドBを上昇させて測定子5を接触子33から離せば
、各構成素子もばね27,29により元の位置に復帰す
る。
なお、図示していないが、上記により自動位置決めを行
なうためには、本発明の位置検出装置に外に、近接スイ
ッチの作動と同時にテーブルの移動を停止させる機能が
必要であり、例えば、近接スイッチの動作信号をNC制
御盤に加えてテーブルを自動停止させるようにしてもよ
い。
また、近接スイッチの繰返し精度は近接体の接近速度と
、近接スイッチが作動してからテーブルが停止する迄の
時間で決り、近接体の接近速度を充分遅くすれば、繰返
し精度を±1μ程度にすることができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次のよ
うな顕著な効果を奏することができる。
4(1)近接スイッチと近接体との間隙は常に一定に保
持されており、近接体は測定子と接触子によ漫変位する
ようにしたので、近接スイッチの作動位置を常に一定に
維持できる。
(2)近接スイッチや近接体の感知穴は、基台、近接体
、摺動板等によって保護されているので、テーブル上の
環境に影響されることがない。
(3)x方向の検出とy方向の検出を1台の検出器で行
なうようにしだので、テーブル上の占有面積が狭くなり
、したがって加工物取付のスペースが広くとれ、しかも
作業の邪魔にならない。
(4)繰返し精度が高いので、長期に亘って使用できる
(5)従来の恒温室を設ける場合、クーラにより冷却す
る場合に比べ、設備費を大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図本発明を説明するだめの工作機械の側面図、第2
図はテーブルの平面図、第3図は本発明実施例の縦断面
図1.第4図はその平面図、第5図aは第3図のA−A
断面図、bはB−B断面図、CはC−C断面図、第6図
a −cは近接スイッチと感知穴の動作説明図である。 11・・・基台、15・・・近接スイッチ、18・・・
近接体、a・・・感知部、20・・・感知穴、22・・
・連結部材、23・・・連結体、30・・・摺動板、3
3・・・接触子、5・・・測定子。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基台に固定された近接スイッチと、該近接スイッチ
    に近接して感知穴が設けられ前記基台に摺動可能に装着
    された近接体と、該近接体に結合された接触子と、該接
    触子及び前記近接体が変位したときこれらを元の位置に
    復帰させる機構とからなシ、前記基台を工作機械のテー
    ブルに固定すると共に該工作機械の主軸に装着した測定
    子と接触する直角のX方向及びY方向の接触面を前記接
    触子に設けてなることを特徴とする工作機械主軸の位置
    検出装置。 2 感知穴はY軸及びY軸の各々に垂直の少なくとも1
    つの壁面を有し、該壁面の一方もしくは他方に部分的に
    切除された凹部を形成してなる特許請求の範囲第1項記
    載の工作機械主軸の位置検出−装置。 3 感知穴は一般に長方形に形成され、該感知穴の長手
    方向の中心が近接スイッチの感知部の中心よりわずかに
    偏位し2て設けられている特許請求の範囲第1項記載の
    工作機械主軸の位置検出装置−1
JP55156987A 1980-11-10 1980-11-10 工作機械主軸の位置検出装置 Expired JPS5918183B2 (ja)

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